Effect of Limestone on the Leaching Characteristics of Cd, Zn, and as from Submerged Paddy Soil

Sungwook Yun,Chan Yu 한국토양비료학회 2014 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2014 No.6

Release of Cd, Zn and Pb from Alkaline Soil Nearby Abandoned Metal Mine by Rainfall and the Treatment Effect of Limestone

Sungwook Yun,Chan Yu 한국토양비료학회 2014 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2014 No.6

담수된 논토양에서 비소 및 중금속의 거동과 제강슬래그의 처리효과

윤성욱 ( Sungwook Yun ),김기욱 ( Kiwook Kim ),김기준 ( Kijoon Kim ),인현진 ( Hyunjin In ),최우석 ( Wooseok Choi ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

최근 농경지 주변에 위치한 휴·폐금속 광산, 비위생 매립지, 산업단지 등의 환경오염유발시설로부터 농경지에 유입되는 오염물질의 양이 증가하고 오염피해 사례도 빈번하게 발생하고 있다. 특히 휴·폐광산 주변에 위치한 농경지의 비소 및 중금속 오염문제가 가장 심각한 것으로 나타났다. 오염 토양의 복원공법은 크게 물리·화학 및 생물학적 방법으로 분류되고, 대부분의 방법이 오염물질의 원천적인 제거를 목적으로 하기 때문에 처리비용이 매우 높고 토양기능의 상실 또는 유기성 오염물질에 국한된 복원방법으로 중금속 오염 농경지에 적용하는 것은 현실적으로 어려운 실정이다. 안정화 공법은 오염토양에 중금속 안정화 물질을 적용시켜 토양 내 중금속의 이동성 및 생물학적 유효도를 낮춰 잠재적 위험성을 감소시키는 방법으로 토양의 생산성을 고려한 위해성 기반의 농경지 복원에 있어서 선택할 수 있는 경제적이고 효과적인 방법들 중 하나로 인식되고 있다. 안정화 공법의 성공여부는 그 처리공정의 특성상 해당 오염토양에 대한 적절한 안정화제의 선정 및 적용에 크게 좌우된다. 토양 내에서 비소 및 중금속 성분들은 토양 pH, 산화환원전위, 유기물함량, 토성, 중금속함량 등 토양의 이화학적 특성에 영향을 많이 받기 때문에 안정화제의 효과도 해당 토양의 특성에 따라 다양하게 나타날 수 있다. 논토양은 재배의 특성상 담수상태로 오랜 기간 유지된다. 담수로 인해 포화된 토층은 환원상태로 발달하게 되는데 특히 환원상태에서 산화환원전위의 변화는 토양 내 비소 및 중금속의 이동성에 가장 큰 영향을 주는 인자이다. 특히 비소의 경우는 산화환경보다 환원환경에서 그 이동성 및 독성이 증가하는 특성이 있기 때문에 비소 및 중금속 처리를 위한 안정화제는 환원환경에서 그 효과의 검증이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 비소 및 오염 논토양에 처리된 제강슬래그가 담수된 환원환경에서 토양 내 비소 및 중금속의 이동성에 미치는 영향을 모형컬럼실험을 실시하여 검토하였다.

자력선별에 따른 제강슬래그의 비소 및 중금속 흡착특성

윤성욱 ( Sungwook Yun ),김기욱 ( Kiwook Kim ),김기준 ( Kijoon Kim ),인현진 ( Hyunjin In ),최우석 ( Wooseok Choi ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

제강슬래그는 철강제품의 생산과정에서 발생되는 산업부산물로서 비소 및 중금속의 안정화에 유용한 철, 망간, 알루미늄, 칼슘 등이 풍부하게 함유되어 있기 때문에 비소 및 중금속 오염토양의 복원을 위해 안정화제로 적용된 사례가 많다. 그러나 제강슬래그는 제조공정에 따라 종류가 다르고, 동일한 종류의 제강슬래그라도 그 구성 성분이 발생장소와 시기에 따라 차이가 크며, 괴(Massive)상태로 분쇄과정과 야지에서 에이징(Aging)과정을 거치게 되어 품질에 많은 차이가 있다. 이러한 문제점에도 불구하고 토양복원 현장에서는 특별한 품질관리 규준이 없이 일반적인 제강슬래그 명칭만으로도 복원설계에 반영되어 사용되고 있다. 현재 기존의 관련 연구들을 보면 안정화제로서 제강슬래그의 효과는 다양한데 이는 제강슬래그의 품질의 차이와도 관계가 있을 것으로 판단된다. 따라서 토양복원을 위한 안정화제로 제강슬래그를 이용하여 효과를 기대하기 위해서는 양질의 제강슬래그의 사용이 필수적이다. 그러나 제강슬래그에 대해서는 구성성분의 함량에 따른 오염성분의 처리효율과 관련된 연구는 미미하기 때문에 제강슬래그의 품질관리를 위한 최소의 기준제시도 어려운 실정이다. 본 연구에서는 일반 제강슬래그에 대하여 자력선별기의 자력세기 및 운전속도를 조절하여 구성성분의 함량이 다른 총 9가지의 제강슬래그를 시험적으로 생산하였으며, 총 9가지의 제강슬래그에 대하여 수용액 환경에서 비소 및 중금속 성분에 대한 흡착효율을 검토하기 위해 흡착시험을 실시하였다.

간척지 적용 온실기초 설계를 위한 검토

윤성욱 ( Sungwook Yun ),유찬 ( Chan Yu ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

농수산식품 시장개방의 확대로 현재 우리나라는 국내 농수산식품의 수출 증대와 그 경쟁력을 갖추는 것이 무엇보다도 중요한 시점에 있다. 2011년 농수산식품 수출액은 전년대비 약 32% 증가한 약 77억 달러로서 매년 지속적으로 증가하고 있는 실정이다. 이와 같이 농수산식품의 수출을 지속하기 위해서는 장애요인으로 지적받고 있는 안정적인 수출물량의 확보, 물류비용의 절감, 품질관리 부족 등의 문제를 해결하기 위한 대단위 생산단지 조성의 필요성이 대두되고 있다. 국내 주요 간척지는 시화, 화웅 등 7개 지역정도이며, 총면적은 약 79,000ha로서 이 중 농경지 면적은 약 34,200ha정도이다. 이러한 간척지들은 한동안 주로 일반 농지로 사용되어 왔지만, 최근 간척지 내 농경지의 고도이용을 위해서 간척지 특성을 활용한 부가가치가 높은 작물생산지로서의 규모화, 단지화된 시설원예단지의 구체적인 조성방안이 대두되고 있는 실정이다. 주요 간척지에 계획된 시설원예단지의 면적은 약 3,000ha 정도이며, 이들 간척지 중 일부 간척지에 대해서는 현재 대단위 첨단시설원예 단지가 조성 중에 있거나 계획을 추진 중에 있다. 간척지에 시설원예단지의 조성은 우리 농업을 수출농업으로 전환하기 위해 절대적으로 필요한 전략이며, 국외에서 유입되는 농산물에 대한 적극적인 대응 반안 중의 하나이다. 시설원예 선진국인 네덜란드를 비롯하여 일본 등은 오랜 기간 동안 온실과 관련하여 다양한 연구 등을 통해 기술의 정립은 물론 정책이나 제도 등으로 자국에 적합한 설계기준들이 확립되어 있다. 이에 반해 국내의 경우는 온실구조설계기준이 각 관련 기관별로 상이하고 명확하지 않아 합리적이고 경제적인 기초설계가 이루어지지 못하고 있다. 특히 간척지는 일반 농경지와 달리 상대적으로 연약지반이며 해안에 접해있어 구조물의 침하, 강풍 등에 노출될 위험성이 매우 큼에도 불구하고 간척지의 지반특성과 기상조건을 고려한 관련 국내 연구는 매우 미미한 실정이다. 따라서 현재 농업발전 전략의 일환으로 간척지의 활용도가 증가하고 있는 시점에서 국내 간척지의 특성을 고려한 효율적인 온실기초의 설계, 시공 및 유지관리 기준이 시급히 마련되어야 할 것이다. 이에 본 연구에서는 간척지에 경제적이고 효율적으로 온실기초를 적용하기 위한 설계기준을 제안하는 데 그 목적이 있다. 이를 위하여 앞으로 3년여 동안 국내 주요 간척지들을 대상으로 다양한 온실기초 및 구조 형태, 기상조건(풍하중, 설하중) 등을 고려한 설계외력, 지반특성 등을 고려하여 연구를 수행하고자 한다.

중금속 오염 하천퇴적토 및 광미오염토양의 경화제로서 제강슬래그의 처리효과

윤성욱 ( Sungwook Yun ),김기욱 ( Kiwook Kim ),인현진 ( Hyunjin In ),김기준 ( Kijoon Kim ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

본 연구에서는 중금속 오염토양 및 광미에 대한 안정화/고형화의 목적으로 경화제로서 제강슬래그의 처리효과를 검토하였다. 대상시료는 충청남도 청양군 남양면 구룡리의 구봉광산 주변 하천퇴적토와 강원도 영월군 상동읍 내덕리의 상동광산에 위치한 광미를 채취하여 사용하였다. 경화제는 시멘트 95 %에 제강슬래그 분말 5 %를 혼합하여 제조하였으며, 하천퇴적토 및 광미오염토양에 5 %, 10 % 및 15 %(w/w)의 경화제를 첨가하였다. 이때 대조구는 시멘트만으로 대상토양에 처리한 것으로 위와 같은 방법으로 배합설계를 실시하였다. 공시체는 지름 5 cm, 높이 10 cm의 몰드를 이용하여 혼합처리토를 충진시킨 후, 습윤양생기에 1일간 양생시킨 다음 탈형 후, 양생수조에 7일, 14일 및 28일 동안 수중양생을 실시하였다. 각 양생기간이 완료된 후 강도시험 및 중금속 용출시험을 실시하였으며, 그 결과들을 요약하면 다음과 같다. 광미오염토양에 대한 경화제의 강도개선효과는 제강슬래그보다 시멘트만을 첨가한 대조구의 강도가 가장 우수한 것으로 나타나 혼화제인 제강슬래그가 강도증가에 미치는 효과는 미약한 것으로 판단되었다. 그러나 하천퇴적토의 경우는 혼합비 5 %와 10 %에서는 시멘트만 사용한 경우와 경화제를 이용한 경우에서 특별한 차이가 나타나지 않았고 혼합비15 %에는 제강슬래그를 혼합한 경우에서 대조구보다 우수한 효과를 나타내 혼화제로서 사용을 기대할 수 있을 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 하천퇴적토의 경우에는 양생기간동안 pH=10~11 사이에서 지속적으로 유지된 데 반해 광미오염토양은 pH=9~10 사이에서 변화가 심해 수화반응이나 포졸란반응이 원활하지 못했을 것으로 예상되었다. 폐기물용출시험 결과 배합조건 5 %에서는 pH증가로 인해 비소의 농도가 무처리 보다 높은 농도가 용출되었으나 경화제의 혼합비가 증가할수록 뚜렷하게 감소하였으며, 특히 제강슬래그를 이용한 경화제가 가장 좋은 효과를 나타내었다. 0.1N 염산추출법 결과에서는 광미오염토양의 경우 혼합비 및 양생기간에 거의 관계가 없이 대부분의 중금속 및 비소의 농도가 대조구보다 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 하천퇴적토의 경우는 배합조건 10 %부터 대부분의 중금속 및 비소의 농도가 뚜렷하게 감소하는 것으로 나타났다. 1N 염산추출법 결과에서는 광미의 경우 대조구보다 대부분의 중금속 및 비소의 농도가 아주 낮게 나타났다. 이에 반해 구봉광산의 하천퇴적토의 경우는 대조구와 큰 차이가 없이 중금속 및 비소가 용출되었다. 이는 하천퇴적토가 95 % 이상의 모래로 토양의 입경이 크기 때문에 상대적으로 중금속의 고정화율이 낮은 것으로 판단되었다.

온실부재의 부식속도 측정

윤성욱 ( Sungwook Yun ),최만권 ( Mankwon Choi ),김하늘 ( Haneul Kim ),유찬 ( Chan Yu ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구에서는 토양 염분환경에 따른 온실부재의 부식속도를 알아보기 위해 토조 및 수중 부식실험을 실시하였다. 수중 부식실험은 함수비가 높은 간척지 토양의 특성과 관계되어 극한환경을 고려하고, 부식용액이 전체 금속 표면에 동일한 영향을 미쳐야 하는 균일부식 환경을 조성하기 위하여 함께 병행하였다. 실험에 사용된 시험편은 일반적으로 온실 부재에 대표적으로 사용되고 있는 총 5 종의 KS 규격 아연도강관 파이프를 이용하였다. 각 시편의 크기는 각각 □75×75×2.3t, □ 60×60×2.3t, ø48.1×2.1t, ø31.8×1.7t, ø25.4×1.5t 이며, 시편의 길이는 200 mm로 동일하다. 토조 부식실험은 pH, 토성 및 수분함량 등에 따라 차이가 날 수 있기 때문에 토성이 다른 논토양과 및 밭토양으로 나누어 실험을 하였고, 수중 부식실험은 40L 증류수를 기준으로 염화나트륨의 농도가 0%, 0.1%, 0.3%, 0.5%가 되도록 염화나트륨을 증류수에 가하여 수용액을 제조하여 실험을 하였다. 토조 부식실험에 사용한 논토양과 밭토양에 대해서는 pH와 수분함량을 측정하고 토성과 입도분석은 KS 기준에 준해서 실험을 하였다. 수중 부식실험에서 수조 내 수용액의 염분농도를 측정하기 위해 전기전도도는 EC meter(Thremo: Orion550A)를 이용하여 측정하였다. 전기 전도도는 나트륨 혼합비가 증가 할수록 측정값이 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 실험 조건하에서 토조 및 수조의 부식속도를 각각 측정하여 비교 분석하였다. 본 연구에서 고려한 부식속도는 균일부식으로 가정하였으며, 시험편의 무게손실로부터 계산하였다. 시험편의 부식 양을 측정하기 위하여 최소 0.1 g 까지 측정이 가능한 미소전자저울(USA, OHAUS, TP4KS)을 사용하여 무게감소량을 측정하였다. 부식속도는 mm/yr로 나타내며, 속도 관점에서 부식속도를 측정할 수 있다. 부식속도를 계산하는 계산식은 (부식속도(mm/yr) = 87.6*W/D*A*T)이다. 여기서, W는 무게손실(mg), D는 밀도(g/cm³), A는 면적(cm²) 그리고 T는 시간(hour)이다. 위식을 이용해 부식속도를 측정한 결과는 다음과 같다. 토조 부식시험의 경우, 논토양은 염분농도 증가로 인해 뚜렷하게 부식속도가 증가한 반면 밭토양의 경우는 염분농도 0%에 비해서는 크게 부식속도가 증가하였으나 염분농도와 크게 관계없이 비슷한 부식속도를 나타내었다. 수중 부식실험에서는 염분농도가 증가 할수록 부식 속도가 증가하는 경향을 나타냈다.

풍하중 및 적설하중을 고려한 플라스틱 온실기초의 작용하중 산정

윤성욱 ( Sungwook Yun ),최만권 ( Mankwon Choi ),유찬 ( Chan Yu ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

본 연구에서는 경제적이고 합리적인 온실기초설계를 위한 기초자료를 제공하기 위해 온실 구조물에 풍하중 및 적설하중을 받는 상부로부터 하부 기초에 전달되는 하중을 산정하였다. 사용한 기상자료는 전국 72개 지역의 1961년부터 2011년까지 연최대값 계열의 최대순간풍속 및 적설심 자료를 이용하였다. 재현기간에 따른 각 지역별 풍속 및 적설심을 산정하기 위한 확률분포모델은 Gumbel 적률법(Gumbel's method of moment)을 이용하였으며, 산정된 재현기간 30년의 풍속 및 적설심은 각각 적설하중과 속도압으로 변환하여 온실의 구조분석에 이용하였다. 온실구조는 내재해형 규격기준에서 비교적 널리 보급된 07-자동화-1형, 08-자동화-1형 및 10-자동화-1형 등 총 3가지 형태의 연동온실을 선정하였고, 내재해형 규격기준에 제시된 구조재 및 규격제원에 따라 본 온실에 대하여 모델링 및 구조해석을 SAP2000을 이용하여 실시하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 재현기간 30년을 기준으로 각 지역별로 풍속은 19.2∼49.5 m/s, 적설심은 4.1∼205.3 cm로 나타났다. 그리고 산정된 풍속과 적설심을 단위면적당 하중값으로 변환하면 우리나라 온실은 18.2∼121.5 kg/m2의 풍하중과 3.1∼463.1 kg/m2의 적설하중의 영향을 받을 수 있는 것으로 나타났다. 이때 전형적으로 다설 지역인 울릉도와 대관령을 제외하면 적설하중은 3.1∼104.6 kg/m2 정도로 나타났다. 둘째, 07-자동화-1형의 경우, 기초에 전달되는 온실의 고정하중(구조재)은 최대 312.07 kg이며, 물받이(Gutter)와 작물하중을 순차적으로 적용시키면 각각 332.7 kg, 437.17 kg의 수직하중(압축)을 받을 것으로 나타났다. 08-자동화-1형의 경우, 고정하중은 최대 312.49 kg이며, 물받이(Gutter)와 작물하중을 순차적으로 적용시키면 각각 최대 374.23 kg, 505.61kg의 수직하중을 받을 것으로 나타났다. 10-자동화-1형의 경우, 고정하중은 최대 445.65 kg이며, 물받이(Gutter)와 작물하중을 순차적으로 적용시키면 각각 최대 468.22 kg, 598.61 kg의 수직하중(압축)을 받을 것으로 나타났다. 셋째, 본 연구에서 적용한 최대하중인 120 kg/m2 (49.2 m/s)의 풍하중이 작용할 경우, 07-자동화-1형, 08-자동화-1형 및 10-자동화-1형은 각각 최대 1,557 kg, 3,891 kg 및 1,478 kg의 인발하중이 작용하는 것으로 나타났다. 넷째, 120 kg/m2의 적설하중이 작용할 경우, 07-자동화-1형, 08-자동화-1형 및 10-자동화-1형은 각각 최대 6,070 kg, 12,541 kg, 6,358 kg의 압축하중이 작용하는 것으로 나타났다.

Efficacy of hyaluronan-rich transfer medium on implantation and pregnancy rates in fresh and frozen-thawed blastocyst transfers in Korean women with previous implantation failure

전성욱 ( Sungwook Chun ),( Jung Eun Seo ),( Yun Jeung Rim ),( Jae Hong Joo ),( Yong Chan Lee ),( Yun Hee Koo ) 대한산부인과학회 2017 대한산부인과학회 학술대회 Vol.103 No.-

Objective: To evaluate the effect of hyaluronan-rich transfer medium on pregnancy and implantation rates in fresh and frozen-thawed embryo transfers in Korean women with previous implantation failure. Methods: This retrospective study included 283 blastocyst transfers in patients with previous embryo transfer failure at a private fertility clinic. In the study group (n=88), blastocyst transfers were performed using an hyaluronan-rich transfer medium prior to transfer, whereas blastocyst transfers without any treatment served as controls (n=195). According to the type of transfer (fresh elective or frozen-thawed), all the blastocyst transfers were divided into two study and two control groups. Results: The patient’s mean age, serum anti-Mullerian hormone level, causes of infertility, embryo quality, and the number of transferred embryos were comparable between the study and control groups. There were no significant differences in clinical pregnancy rate (45.5% vs. 43.1%), implantation rate (28.9% vs. 28.8%), and clinical abortion rate (10.0% vs. 8.3%) between the two groups, and these findings were not changed after subgroup analysis according to the type of transfer. Conclusion: The use of hyaluronan-rich transfer medium in the blastocyst transfer does not appear to have any significant effect on the implantation and pregnancy rates in patients with previous implantation failure.

담수된 논토양 조건에서 비소 및 중금속 용출특성과 석회석의 처리효과

윤성욱 ( Sungwook Yun ),김하진 ( Hajin Kim ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

한국은 국토면적의 64%가 산림이며 17%만이 농경지로 이용되고 있다. 이 때문에 광해로 인한 중금속 오염 농경지의 복원은 상당히 중요한 문제이다. 중금속 오염지역의 일반적인 복원방법은 오염토양의 굴착 후 비오염토양으로 매립하는 것이다. 그러나 이 방법은 환경을 파괴하며 많은 비용이 드는 것으로 알려져 있다. 특히 폐금속 광산의 영향을 받은 넓은 면적의 농경지를 복원하기 위해 이 방법을 적용한다면 경제적인 부담뿐만 아니라 그로인해 발생되는 2차적인 피해가 더 큰 문제가 될 수 있다. 이에 반해 안정화 공법은 토양개량제의 처리를 통해 토양 내 중금속의 이동성 및 식물유효도를 떨어뜨려 결과적으로 작물체 이행을 줄이기 위한 방법으로 처리공정의 특성상 토양 내 중금속 성분이 직접적으로 제거되는 것은 아니지만 현재 우리나라 중금속 오염 농경지를 복원하기 위한 가장 실용적인 대안이라 할 수 있다. 논은 밭과는 달리 그 재배의 특성상 물에 잠기거나 빠지는 시기가 주기적으로 교차하기 때문에 산화환경과 환원환경이 교차하게 된다. 일반적으로 토양이 담수되어 환원환경이 발달하게 되면 토양 내 Fe와 Mn은 용해도가 높은 Fe(Ⅱ)와 Mn(Ⅱ)로 환원되어 용출되며, 이와 동시에 Fe-Mn 산화물 표면에 흡착된 미량원소들이 탈착되어 주변 수계로 방출된다. 일반적인 산화환경에서 Fe-Mn 산화물과 흡착된 중금속들은 불용성으로 식물유효도가 낮은 안정한 형태로 알려져 있으나 담수된 논토양에서는 분명히 고려해야할 대상일 것이다. 또한 논토양에 잠기는 물은 대부분 하부로 이동하고 지하수면에 도달하면 지하수로 합류하게 된다. 따라서 광해로 휴경된 논토양에 대하여 안정화 공법을 효과적으로 적용하기 위해서는 담수토양에서 그 효과의 검토가 필요하다. 본 연구에서는 담수 논토양의 환원환경을 모사한 실내컬럼실험 (lab-scale column test)을 통하여 Fe와 Mn의 용출에 따른 Cd, Zn 그리고 As의 용출특성을 규명하고, 다양한 토양개량제들 중 석회석을 이용하여 오염성분들에 대한 안정화 효과를 검토하였다.